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WO2012123284A1 - Method for rotating a rotatable part - Google Patents

Method for rotating a rotatable part Download PDF

Info

Publication number
WO2012123284A1
WO2012123284A1 PCT/EP2012/053797 EP2012053797W WO2012123284A1 WO 2012123284 A1 WO2012123284 A1 WO 2012123284A1 EP 2012053797 W EP2012053797 W EP 2012053797W WO 2012123284 A1 WO2012123284 A1 WO 2012123284A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
piston
hydraulic
volume
stroke
determined
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/053797
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Günter NEISS
Bernd LINSEL
Günter Andres
Andreas Zimmer
Original Assignee
Wagner Vermögensverwaltungs-GmbH & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wagner Vermögensverwaltungs-GmbH & Co. KG filed Critical Wagner Vermögensverwaltungs-GmbH & Co. KG
Priority to ES12707582.8T priority Critical patent/ES2587615T3/en
Priority to DK12707582.8T priority patent/DK2686138T3/en
Priority to EP12707582.8A priority patent/EP2686138B1/en
Priority to US14/005,180 priority patent/US9505106B2/en
Publication of WO2012123284A1 publication Critical patent/WO2012123284A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • B25B21/004—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type
    • B25B21/005—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose of the ratchet type driven by a radially acting hydraulic or pneumatic piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B23/00—Details of, or accessories for, spanners, wrenches, screwdrivers
    • B25B23/14—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers
    • B25B23/145—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers
    • B25B23/1456—Arrangement of torque limiters or torque indicators in wrenches or screwdrivers specially adapted for fluid operated wrenches or screwdrivers having electrical components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/02—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member
    • F15B15/06—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement
    • F15B15/061—Mechanical layout characterised by the means for converting the movement of the fluid-actuated element into movement of the finally-operated member for mechanically converting rectilinear movement into non- rectilinear movement by unidirectional means

Definitions

  • the invention relates to a method for rotating a rotatable member using a driven by a hydraulic pressure source hydraulic Kolbenzyünderantriebs with at least one Koiben and a hydraulic cylinder and a ratchet, wherein during a load stroke, a torque applied to the rotatable member and the piston via a return stroke in a Starting position is moved,
  • both methods include a method step in which a defined torque is applied to the part to be rotated.
  • a torque sensor is provided for measuring the torque applied to the part to be rotated.
  • Such a method is previously known for example from WO 03/013797 Al.
  • the provision of additional torque sensors is an additional expense and has the consequence that only certain types of power screwdrivers can be used to carry out the method.
  • such sensors are arranged on the power wrench itself, which is thereby sensitive to pollution and environmental influences. Since power wrenches are often used on construction sites, the aforementioned sensitivity to environmental influences and contamination is to be regarded as particularly disadvantageous.
  • the power wrenches are automatically controlled by a controller, upon reaching the pressure corresponding to the desired torque, the pressure source is automatically switched off or a phase of the angle-controlled rotation is initiated.
  • the controller can not recognize that the applied pressure is exerted only on the end stop and not a transfer of the Pressure on the rotatable part takes place. Therefore, even with such an automatic control, a visual inspection by the operator is necessary.
  • the gradients to be evaluated become even with identical systems, i. identical hose lengths and volumes of the Koibenzyiinder units, influenced by parameters of the parts to be rotated, so that a pressure gradient-based control of the pressure source can react ambiguously in different applications,
  • the method according to the invention is characterized in that the load stroke ends on reaching an end position and subsequently the return stroke is initiated, the end division being a position of the piston before the piston abuts an end stop.
  • the pressure exerted by the pressure source via the Kolbenzylinderanträeb and the ratchet always on the rotatable part in the form of a Torque is transmitted.
  • the control of the hydraulic Druckqueüe can thus turn off upon reaching a predetermined pressure, which is determined by known system component or a previous calibration, and it is ensured that this pressure has actually been impressed in the form of a torque on the rotatable member.
  • the inventive method can avoid this mechanical stress in the use of the piston cylinder drive, resulting in a longer service life of Koibenzylinderantriebs leads.
  • the method according to the invention makes possible a control which is independent of the actual chronological course of the pressure during a load stroke. Thus, such control will not be affected by unpredictable pressure gradient changes that may occur during rotation of a rotatable member in the load stroke, such as by carcassing, seating, seizing, or changes in friction values. The reliability of the control is thus increased.
  • the return stroke can be done either by pressurizing the piston with hydraulic fluid or via a return element, for example a spring.
  • ratchet in the context of the invention is basically understood an element for force or torque transmission, which freewheel in one direction and transmits in the opposite direction by force or Forrnsch! Uss the force or torque.
  • the determination of the instantaneous position of the piston with the travel of the piston is made possible in a simple way to determine the reaching of the end position of the piston and to end the load stroke.
  • the determination of the position can take place continuously or at intervals of time.
  • the travel during the load stroke is determined by the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder. This is done by the volume and the known geometry of the hydraulic cylinder can be converted into the travel.
  • the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder during the return stroke is determined.
  • the travel path determined during the preceding load stroke can be checked so that malfunctions in the control of the pressure source can be avoided.
  • the verification of the travel during the load stroke allows the detection of malfunctions in which the piston has been driven beyond the intended end position and against the end stop.
  • the inventive method can avoid unnoticed that the controller stops the pressure source, although the predetermined torque has not yet been impressed on the rotatable member.
  • the volume supplied to the hydraulic cylinder is determined by the temporal pressure curve of the hydraulic pressure source.
  • a pressure / volume flow characteristic can be determined, so that over the temporal pressure curve, the volumes currently being pumped can be summed up to the total volume delivered.
  • Such a method according to the invention has the particular advantage that no further sensor is necessary for carrying out the method according to the invention, since a pressure sensor is already present for determining the impressed torque. In particular, no additional sensor to the piston cylinder drive is necessary, whereby the complexity and susceptibility of the system is reduced.
  • the volume supplied to the hydraulic cylinder during the load stroke is determined via a volume flow measurement of the hydraulic fluid.
  • a volumetric flow measurement can be carried out by conventional volumetric flow measuring methods, for example in the hydrofluidic line between the piston-cylinder drive and the pressure source. In Voiumenstromteil the volume supplied to the hydraulic cylinder can be determined in a simple manner.
  • the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder during the return stroke is determined via a volume flow measurement of the hydraulic fluid or over the time pressure curve of the hydraulic pressure source.
  • the final pitch of the piston is detected by a sensor.
  • a sensor the final pitch of the piston can be determined very accurately.
  • the detection over a sensor may alternatively or additionally to the detection of the end position via the travel of the piston.
  • the sensor on the Kolbenzyünderantrieb biids a higher effort and a higher susceptibility to external influences, but also means a higher accuracy of the method according to the invention.
  • the provision of a sensor on the piston-cylinder drive can therefore be advantageous.
  • the sensor may be an electronic sensor, an optical sensor or a Hall sensor.
  • the sensor can be used, for example, as a limit switch.
  • the delivery volume of the pressure source for a return stroke is greater than the volume of hydraulic fluid necessary for a piston movement from the end position of the previous load stroke to the starting position. This can ensure that the piston is moved to the starting position during the return stroke, so that a faulty function can be avoided during a subsequent load stroke.
  • the delivery volume of the pressure source for a return stroke can be specified as a function of the volume actually supplied to the hydraulic cylinder in the preceding load stroke or of the volume to be supplied by calibration during a load stroke prior to a single operation.
  • the Endsteliung of the piston is arranged at a distance D from the initial position of the piston, which is 85% -95%, preferably 90%, of the distance D between the initial position of the piston and the end stop.
  • the load stroke is only 85% -95% of the maximum achievable with the piston cylinder drive stroke.
  • known system properties of a control of the pressure source can be specified.
  • known system components such as a known hydraulic line, and a known piston-cylinder drive
  • control of the corresponding volumes and a system behavior can be specified, so that, for example, pressure-dependent volume changes can be considered as correction volumes.
  • system properties are determined by repeatedly performing maximum piston strokes without concern of a load and ückh., the maximum piston strokes of the starting position of Piston until the piston stops against the end stop.
  • necessary system properties such as volume of the hydraulic lines and volume of the Koibenzylinderantriebes and pressure-dependent volume changes can be determined by stretching the hydraulic lines and taken into account in the control of the pressure source.
  • the method according to the invention can be used in a particularly advantageous manner, since a pressure source with a controller can be used on different systems, without requiring a complex adaptation of the controller.
  • Figure 1 is a schematic representation of a screwing with a
  • Hydraulic unit in a power screwdriver for turning a screw
  • Figure 2 is a schematic representation of the power wrench
  • the method according to the invention for rotating a rotatable part using a hydraulic piston-cylinder drive operated by a hydraulic pressure source can be carried out, for example, with a power screwdriver for turning a screw.
  • a power wrench 10 is shown schematically. This has a hydraulic Koibenzylinderantrieb 11 with hydraulic cylinder 12 and a piston 13 movable therein.
  • the piston 13 is connected to a piston rod 14 and the end of the piston rod 14 engages a lift! 15, which engages with a Rastkiinke 15a on the teeth of a ratchet wheel 17.
  • the ratchet wheel 17 is part of a ring piece 18, which has a socket 19 for attaching a key nut or a screw head to be rotated, by reciprocating movement of the piston 13, the ring piece 18 and is rotated with this screw.
  • the ring piece 18 is mounted in a housing 20, which also contains the Koibenzylinderantrieb 11.
  • the pressure for the Koibenzylinderantrieb 11 is supplied by a pressure source 25, which is formed in the embodiment shown in FIG. 1 as a hydraulic unit
  • the hydraulic unit has a positive displacement pump 26 which includes a motor and a tank.
  • the pressure source 25 is connected to the pressure line 28 and a return line 29 - li connected. These two lines are connected via a control valve 30 to the piston-cylinder drive 11. By switching the control valve 30, the piston 13 can be moved either forward or backward.
  • a control unit 31 is provided for controlling the pressure source 25 and the control valve 30.
  • a pressure sensor 32 On the pressure line 28, a pressure sensor 32 is provided, which measures the hydraulic pressure P in the pressure line 28.
  • the pressure sensor 32 is connected via a line 33 to the control unit 31.
  • hydraulic fluid is introduced into a first space 12a of the hydraulic cylinder through the pressure line 28 via an inlet 28a
  • the piston-cylinder drive 11 thus performs a load stroke, wherein the direction of the load stroke is shown in Fig. 2 by an arrow.
  • the ratchet wheel 17 is locked, so that the torque can be transmitted to the rotatable part.
  • the controller 31 Upon reaching an end position of the piston 13, which is shown in Fig. 2, the controller 31 terminates the load stroke and initiates the return stroke.
  • hydraulic fluid is passed via the pressure line 28 through the outlet 29a into the second space 12b, so that the hydraulic fluid in the first space 12a moves from the piston 13 through the inlet 28a into the second chamber 12b
  • Return line 29 is pressed.
  • the piston 13 exerts a movement counter to the load lifting direction, wherein a tensile force is exerted on the piston rod 14.
  • the piston rod 14 pulls the lifting during the return stroke! 15 with it, the latch 15a free running.
  • the end position of the piston 13 can be determined by determining the instantaneous position of the piston 13 over the travel of the piston during the load stroke. When the end position is reached, the control unit then switches the control valve 30 to initiate the return stroke.
  • the travel of the piston 13 during the load stroke can be determined by the Hydraulikzyiinder 12 supplied volume of hydraulic fluid.
  • the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder 12 can be determined, for example, via the time characteristic of the hydraulic pressure source 25, wherein the temporal pressure profile of the hydraulic pressure source 25 can be detected with the aid of the pressure sensor 32.
  • a pressure / Volumenstromkennünie obtained from a calibration of the system is necessary, so that from the current pressure certain currently funded volumes can be added to the total volume funded.
  • the controller 31 Upon reaching the predetermined total volume, the controller 31 detects that the piston 13 is in the end position.
  • the volume of hydraulic fluid supplied to the second space 12b can also be determined.
  • the temporal pressure profile of the hydraulic pressure source 25 can also be used.
  • hydraulic cylinder 12 supplied volume of a hydraulic fluid is determined by a volume flow measurement.
  • the end position of the piston is detected by a sensor, which is used for example as a limit switch. Via the sensor, the controller 31 receives a signal to end the load stroke and initiate the return stroke.
  • the sensor can alternatively or in addition to determining the final position over the travel ⁇ it «0
  • the default of the hydraulic cylinder 12 supplied volume of hydraulic fluid is greater than the hydraulic cylinder supplied volume of the previous load stroke in that the delivery volume of the pressure source 25 is set correspondingly higher during the return stroke than during the load stroke.
  • the piston 13 is arranged in the end position at a distance d from the initial position of the piston 13, which is 85% -95% of the distance d between the initial position of the piston 13 and the end stop 16.
  • the load stroke amounts to only 85% -95% of the maximum stroke that can be carried out with the piston cylinder drive 11.
  • the maximum stroke of the hydraulic cylinder 12 is a stroke from the initial position of the piston 13 to the approach of the piston 13 to the end stop 16.
  • the avoidance of the abutment of the piston 13 to the end stop 16 also has the advantage that the Kolbenzyiinderantrieb 11 is subjected to a lower mechanical stress. Since high pressures are generated during the load stroke, a starting of the piston 13 at the Endanschiag 16 means a high mechanical load on the piston 13, which is avoided by the method according to the invention. During the return stroke, no such high mechanical loads on the piston 13 arise when it strikes against the second end stop 16a.
  • the method according to the invention uses a system consisting exclusively of previously known system components, such as a previously known power wrench with a previously known hydraulic piston drive 11, as well as a previously known pressure line 28 and a previously known return line 29, the previously known system properties of the control of the pressure source 25 can be predetermined. These may for example already be stored in the control unit 31.
  • the system properties can be, for example, pressure-dependent
  • the system properties can be determined by a calibration and taken into account when controlling the pressure source 25 accordingly.
  • the system properties are determined by repeatedly performing maximum piston strokes without concern of a load and return strokes.

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Abstract

In a method for rotating a rotatable part using a hydraulic piston cylinder drive operated by a hydraulic pressure source and having at least one piston and a ratchet, wherein a torque is applied to the rotatable part during a loading stroke and the piston is moved into a starting position via a return stroke, it is provided that the loading stroke ends when an end position of the piston is reached and subsequently the return stroke is started, wherein the end position is a position of the piston before the piston butts against an end stop.

Description

Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils  Method for rotating a rotatable part
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzyünderantriebs mit mindestens einem Koiben sowie einem Hydraulikzylinder und einer Ratsche, wobei während eines Lasthubes ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben über einen Rückhub in eine Ausgangsstellung verfahren wird, The invention relates to a method for rotating a rotatable member using a driven by a hydraulic pressure source hydraulic Kolbenzyünderantriebs with at least one Koiben and a hydraulic cylinder and a ratchet, wherein during a load stroke, a torque applied to the rotatable member and the piston via a return stroke in a Starting position is moved,
Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils sind insbesondere beim Betrieb von hydraulischen Kraftschraubern bekannt. Methods for rotating a rotatable part are known in particular in the operation of hydraulic power wrenches.
Bei dem Betrieb von hydraulischen Kraftschraubern kommen in der Praxis insbesondere zwei Verfahren zum Einsatz, das sogenannte Drehmoment- Verfahren und das sogenannte Drehmoment-Drehwinkel-Verfahren. Beide Verfahren beinhalten einen Verfahrensschritt, in dem ein definiertes Drehmoment auf das zu drehende Teil aufgebracht wird. In the operation of hydraulic power wrenches come in practice in particular two methods are used, the so-called torque method and the so-called torque-rotation angle method. Both methods include a method step in which a defined torque is applied to the part to be rotated.
Es ist bekannt, dass zum Messen des auf das zu drehende Teil aufgebrachten Drehmomentes ein Drehmoment-Sensor vorgesehen ist. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der WO 03/013797 AI vorbekannt. Das Vorsehen von zusätzlichen Drehmoment-Sensoren steht einen zusätzlichen Aufwand dar und hat zur Folge, dass nur bestimmte Kraftschra ubertypen zur Durchführung des Verfahrens verwendbar sind. Darüber hinaus sind derartige Sensoren an dem Kraftschrauber selbst angeordnet, der dadurch empfindlich gegen Verschmutzung und Umwelteinflüssen ist. Da Kraftschrauber häufig auf Baustellen eingesetzt werden, ist die genannte Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse und Verschmutzungen als besonders nachteilig anzusehen. Es ist ferner bekannt, aus der die Koibenzylindereinheit eines Kraftsch raubers speisenden Druckquelle Druckdaten zu ermitteln und von diesen auf das auf das zu drehende Teil ausgeübte Drehmoment zu schließen. Dazu wird aus der bekannten Geometrie des Hydraulikschraubers der auf den Kolben der Koibenzylindereinheit durch die Druckquelle ausgeübte Druck in ein Drehmoment umgerechnet. It is known that a torque sensor is provided for measuring the torque applied to the part to be rotated. Such a method is previously known for example from WO 03/013797 Al. The provision of additional torque sensors is an additional expense and has the consequence that only certain types of power screwdrivers can be used to carry out the method. In addition, such sensors are arranged on the power wrench itself, which is thereby sensitive to pollution and environmental influences. Since power wrenches are often used on construction sites, the aforementioned sensitivity to environmental influences and contamination is to be regarded as particularly disadvantageous. It is also known to determine from the Koibenzylindereinheit a Kraftsch raubers feeding pressure source pressure data and to close by these on the force exerted on the rotating part torque. For this purpose, the pressure exerted on the piston of the Koibenzylindereinheit by the pressure source is converted into a torque from the known geometry of the hydraulic screwdriver.
Es ist beispielsweise bekannt, solche Kraftsch rauber manuell zu steuern, indem der Druckquelle ein maximaler Druck vorgegeben wird, der dem gewünschten Drehmoment entspricht. Ein Bediener muss dabei den Vor- und Rückhub des Kolbens manuell einleiten. Bei einem derartigen Verfahren erkennt das System jedoch nicht, ob der von der Druckquelle ausgeübte Druck tatsächlich als Drehmoment auf das zu drehende Teil ausgeübt wird. Es kann vorkommen, dass der Kolben der Koibenzylindereinheit an einen EndanschSag angeschlagen ist, und die Druckquelle den Druck welter erhöht. Daher war bei diesem Verfahren grundsätzlich eine Sichtkontrolle durch das Bedienungspersonal notwendig, um festzustellen, ob bei Erreichen des voreingestellten Enddrucks zuvor eine Drehbewegung des zu drehenden Teiles stattgefunden hat. Insbesondere bei sehr großen Kraftschraubern, bei denen eine sehr langsame Winkelgeschwindigkeit des zu drehenden Teils erzeugt wird, ist eine derartige Sichtkontrolle nur sehr schwierig durchführbar. For example, it is known to manually control such power shufflers by giving the pressure source a maximum pressure which corresponds to the desired torque. An operator must manually initiate the forward and return strokes of the piston. In such a method, however, the system does not recognize whether the pressure exerted by the pressure source is actually applied as torque to the part to be rotated. It may happen that the piston of the Koibenzylindereinheit is struck on a EndanschSag, and the pressure source increases the pressure welter. Therefore, in this method basically a visual inspection by the operating personnel was necessary to determine whether on reaching the preset final pressure previously a rotational movement of the part to be rotated has taken place. Especially with very large power wrenches, in which a very slow angular velocity of the part to be rotated is generated, such visual inspection is very difficult to carry out.
Bei modernen Kraftschraubersystemen werden die Kraftschrauber automatisch von einer Steuerung gesteuert, wobei bei Erreichen des dem gewünschten Drehmoment entsprechenden Drucks die Druckquelle automatisch abgeschaltet wird oder eine Phase des winkelgesteuerten Drehens eingeleitet wird. In modern power wrench systems, the power wrenches are automatically controlled by a controller, upon reaching the pressure corresponding to the desired torque, the pressure source is automatically switched off or a phase of the angle-controlled rotation is initiated.
Die Steuerung kann dabei nicht erkennen, dass der ausgeübte Druck dabei lediglich auf den Endanschlag ausgeübt wird und nicht eine Übertragung des Druckes auf das drehbare Teil erfolgt. Daher ist auch bei einer derartigen automatischen Steuerung eine Sichtkontrolle durch den Bediener notwendig. The controller can not recognize that the applied pressure is exerted only on the end stop and not a transfer of the Pressure on the rotatable part takes place. Therefore, even with such an automatic control, a visual inspection by the operator is necessary.
Es sind daher verschiedene Steuerungsverfahren von Hydrauiikschraubern bekannt, die eine automatische Steuerung der Druckquelle vorsehen. Die DE 102 22 159 AI beispielsweise beschreibt ein Verfahren, bei dem der zeitliche Druckverlauf der Druckquelle ausgewertet wird. Aus der Änderung der Gradienten des Druckverlaufs werden Signale zum Umsteuern der Kolbenzylindereinheit und zum Beenden des Prozesses gewonnen. Der Prozess der Drehmomentbeaufschlagung wird dabei dann beendet, wenn sichergestellt ist, dass das geforderte Drehmoment auf das Befestigungseiement tatsächlich aufgeprägt wurde. Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, dass am Hydraulikschrauber selbst keine Sensorik notwendig ist, da die Drucksignale unmittelbar in der DruckqueSle gemessen werden können. Bei diesem Verfahren besteht das Problem, dass die Gradientenänderung zwischen einerseits dem Gradienten des Druckes beim Druckaufbau am Beginn eines Hubes, also zu einem Zeitpunkt, an dem noch kein Drehen des zu drehenden Teiles stattfindet, dem Gradienten des Druckes während der Drehbewegung sowie dem Gradienten des Druckes nach dem Anschlagen des Kolbens an einem Endanschlag am Ende des Lasthubes stark von dem Volumen der Kolbenzylindereinheit und dem Volumen des Hydraulikschlauches, der DruckqueSle mit dem Hydraulikschrauber verbindet, beeinflusst wird. Da insbesondere die Gradientenänderung zwischen dem Gradienten des Druckes bei der Drehbewegung und dem Gradienten des Druckes nach dem Anschlagen des Kolbens am Ende des Lasthubes von Interesse ist, da festgestellt werden soll, welches Drehmoment tatsächlich vor dem Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist, ist eine zuverlässige Steuerung in diesem Verfahren nur möglich, wenn der Druckverlauf bei der Gradientenänderung eine Unstetigkeit aufweist Insbesondere bei großen Werkzeugen und schwachen Druckquelien kann der Druckverlauf einer Gradientenänderung einen stetigen Verlauf aufweisen, so dass eine genaue Bestimmung des vor dem Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag auf das drehbare Teil beaufschlagten Drehmomentes nicht oder nur schwierig bestimmbar ist. Therefore, various control methods of hydraulic wrenches are known which provide automatic control of the pressure source. DE 102 22 159 A1, for example, describes a method in which the temporal pressure profile of the pressure source is evaluated. From the change in the gradient of the pressure curve, signals for reversing the piston-cylinder unit and for terminating the process are obtained. The process of the application of torque is then terminated when it is ensured that the required torque was actually impressed on the Befestigungsseiement. The advantage of this method is that no sensor technology is necessary on the hydraulic wrench itself, since the pressure signals can be measured directly in the pressure source. In this method, there is the problem that the gradient change between on the one hand the gradient of pressure during pressure build-up at the beginning of a stroke, ie at a time when there is no rotation of the part to be rotated, the gradient of the pressure during the rotational movement and the gradient of Pressure after striking the piston at an end stop at the end of the load stroke is greatly influenced by the volume of the piston-cylinder unit and the volume of the hydraulic hose connecting DruckqueSle with the hydraulic screwdriver. Since, in particular, the gradient change between the gradient of the pressure during the rotational movement and the gradient of the pressure after striking the piston at the end of the load stroke is of interest, since it is to be determined which torque is actually present before striking the piston at the end stop on the rotatable part Reliable control in this method is only possible if the pressure curve during the gradient change has a discontinuity. Especially with large tools and weak pressure sources, the pressure curve of a gradient change can have a steady course, so that an accurate determination of the before impact of the Piston at the end stop on the rotatable part acted upon torque is difficult or impossible to determine.
Zusätzlich werden die auszuwertenden Gradienten selbst bei identischen Systemen, d.h. identischen Schlauchlängen und Volumina der Koibenzyiindereinheiten, durch Parameter der zu drehenden Teile beeinflusst, so dass eine druckgradientenbasierte Steuerung der Druckquelle bei unterschiedlichen Anwendungen uneindeutig reagieren kann, In addition, the gradients to be evaluated become even with identical systems, i. identical hose lengths and volumes of the Koibenzyiinder units, influenced by parameters of the parts to be rotated, so that a pressure gradient-based control of the pressure source can react ambiguously in different applications,
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines hydraulischen Kolbenzylinderantriebs und einer Ratsche bereitzustellen, bei dem unabhängig von den verwendeten Systemkomponenten und ohne Verwendung von zusätziichen Drehmomentsensoren sichergestellt ist, dass beim Abschaiten der Druckqueile bei Erreichen eines dem gewünschten Enddrehmoment entsprechenden Druckes das Enddrehmoment auch tatsächlich auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist. It is therefore the object of the present invention to provide a method for rotating a rotatable member using a hydraulic piston-cylinder drive and a ratchet, which ensures regardless of the system components used and without the use of additional torque sensors that Abschaiten the Druckqueile upon reaching a the end torque corresponding to the desired end torque corresponding pressure has actually been impressed on the rotatable part.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs mit mindestens einem Kolben und einer Ratsche, wobei während eines Lasthubs ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben beim Rückhub in eine Ausgangsstellung verfahren wird, weist die Merkmale des Patentanspruchs 1 auf. The method according to the invention for rotating a rotatable part using a hydraulic piston-cylinder drive operated by a hydraulic pressure source with at least one piston and a ratchet, wherein during a load stroke a torque is applied to the rotatable part and the piston is moved to a starting position during the return stroke, the Features of claim 1 on.
Das erfindungsgemäße Verfahren Ist dadurch gekennzeichnet, dass der Lasthub beim Erreichen einer Endste!Iung beendet und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, wobei die Endsteilung eine Stellung des Kolbens vor dem Anschlagen des Kolbens an einen Endanschlag ist. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass der von der Druckquelle ausgeübte Druck über den Kolbenzylinderanträeb und die Ratsche stets auf das drehbare Teil in Form eines Drehmomentes übertragen wird. Die Steuerung der hydraulischen Druckqueüe kann somit bei Erreichen eines vorbestimmten Drucks, der durch vorbekannte Systemkomponente oder eine vorangegangene Kalibrierung bestimmt wird, abschalten und es ist sichergestellt, dass dieser Druck tatsächlich in Form eines Drehmomentes auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist. Dadurch, dass der Lasthub beendet wird, wenn der Kolben noch nicht gegen den Endanschlag angeschlagen ist, wird sichergestellt, dass der von der Druckquelle erzeugte ansteigende Druck aufgrund des höheren Drehwiderstandes des drehbaren Teils resultiert und nicht aufgrund des Anschlagen des Kolbens gegen den Endansch!ag. Mit anderen Worten, der Druck würde auf das drehbare Teil und nicht auf den Endanschlag des Kolbens übertragen werden. The method according to the invention is characterized in that the load stroke ends on reaching an end position and subsequently the return stroke is initiated, the end division being a position of the piston before the piston abuts an end stop. In this way it can be ensured that the pressure exerted by the pressure source via the Kolbenzylinderanträeb and the ratchet always on the rotatable part in the form of a Torque is transmitted. The control of the hydraulic Druckqueüe can thus turn off upon reaching a predetermined pressure, which is determined by known system component or a previous calibration, and it is ensured that this pressure has actually been impressed in the form of a torque on the rotatable member. The fact that the load stroke is terminated when the piston is not struck against the end stop, it is ensured that the increasing pressure generated by the pressure source due to the higher rotational resistance of the rotatable member and not due to the striking of the piston against the Endansch! Ag , In other words, the pressure would be transmitted to the rotatable part and not to the end stop of the piston.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist eine Steuerung der hydraulischen Druckquelle auf vereinfachte Art und Weise möglich, da die durch das Erreichen des Endanschiages des Kolbens resultierende Problematik nicht vorhanden ist. By the method according to the invention, a control of the hydraulic pressure source in a simplified manner possible, since the problem resulting from the achievement of the Endanschiages the piston is not present.
Da während des Lasthubes sehr hohe Drücke durch die Druckquelle aufgebaut werden, die beim Anschlagen des Kolbens an dem Endanschlag zu einer hohen mechanischen Betastung des Kolbenzylinderantriebs führen, kann das erfindungsgemäße Verfahren diese mechanische Belastung bei der Verwendung des Kolbenzylinderantriebs vermeiden, was zu einer höheren Standzeit des Koibenzylinderantriebs führt. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine Steuerung, die unabhängig von dem tatsächlichen zeitlichen Verlauf des Druckes während eines Lasthubes ist. Somit wird eine derartige Steuerung nicht durch unvorhersehbare Druckgradientenänderungen, die während des Drehens eines drehbaren Teiles im Lasthub auftreten können, beispielsweise durch Kfaffungen, Setzen, Fressen oder Änderungen der Reibwerte, beeinflusst werden. Die Zuverlässigkeit der Steuerung wird somit erhöht. Der Rückhub kann entweder über eine Druckbeaufschlagung des Kolbens mit Hydraulikflüssigkeit oder über ein Rückstellelement, beispielsweise eine Feder, erfolgen. Since during the load stroke very high pressures are built up by the pressure source, which lead to a high mechanical touch of the piston cylinder drive when striking the piston at the end stop, the inventive method can avoid this mechanical stress in the use of the piston cylinder drive, resulting in a longer service life of Koibenzylinderantriebs leads. The method according to the invention makes possible a control which is independent of the actual chronological course of the pressure during a load stroke. Thus, such control will not be affected by unpredictable pressure gradient changes that may occur during rotation of a rotatable member in the load stroke, such as by carcassing, seating, seizing, or changes in friction values. The reliability of the control is thus increased. The return stroke can be done either by pressurizing the piston with hydraulic fluid or via a return element, for example a spring.
Unter einer Ratsche im Rahmen der Erfindung wird grundsätzlich ein Element zur Kraft- bzw. Drehmomentübertragung verstanden, das in einer Richtung freiläuft und in die entgegengesetzte Richtung durch Kraft- oder Forrnsch!uss die Kraft bzw. das Drehmoment überträgt. Under a ratchet in the context of the invention is basically understood an element for force or torque transmission, which freewheel in one direction and transmits in the opposite direction by force or Forrnsch! Uss the force or torque.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann vorgesehen sein, dass eine momentane Position des Kolbens über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird. Das Bestimmen der momentanen Position des Kolbens mit dem Verfahrweg des Kolbens wird auf einfache Art und Weise ermöglicht, das Erreichen der Endstellung des Kolbens zu bestimmen und den Lasthub zu beenden. Die Bestimmung der Position kann kontinuierlich oder in Zeitintervallen erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Verfahrweg während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt. Dies erfolgt, indem das Volumen und die bekannte Geometrie des Hydraulikzylinders in den Verfahrweg umgerechnet werden kann. In the method according to the invention, provision may be made for an instantaneous position of the piston to be determined via the travel path of the piston during the load stroke. The determination of the instantaneous position of the piston with the travel of the piston is made possible in a simple way to determine the reaching of the end position of the piston and to end the load stroke. The determination of the position can take place continuously or at intervals of time. According to a preferred embodiment of the invention, the travel during the load stroke is determined by the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder. This is done by the volume and the known geometry of the hydraulic cylinder can be converted into the travel.
Dabei kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Über das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann der bei dem vorangegangenen Lasthub bestimmte Verfahrweg überprüft werden, so dass Fehlfunktionen bei einer Steuerung der Druckquelle vermieden werden können. Die Überprüfung des Verfahrwegs während des Lasthubes ermöglicht das Feststellen von Fehlfunktionen, bei denen der Kolben über die vorgesehene Endstellung hinaus und gegen den Endanschiag gefahren worden ist. Somit kann das erfindungsgemäße Verfahren vermeiden, dass unbemerkt die Steuerung die Druckquelle stoppt, obwohl das vorgegebene Drehmoment dem drehbaren Teil noch nicht aufgeprägt worden ist. It can be provided that the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder during the return stroke is determined. By means of the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder during the return stroke, the travel path determined during the preceding load stroke can be checked so that malfunctions in the control of the pressure source can be avoided. The verification of the travel during the load stroke allows the detection of malfunctions in which the piston has been driven beyond the intended end position and against the end stop. Thus, the inventive method can avoid unnoticed that the controller stops the pressure source, although the predetermined torque has not yet been impressed on the rotatable member.
Über ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle bestimmt wird. Durch eine Kalibrierung des Systems kann eine Druck~/Volumenstromkennlinie bestimmt werden, so dass über den zeitlichen Druckverlauf die momentan geförderten Volumina zum geförderten Gesamtvolumen aufsummiert werden können. Ein derartiges erfindungsgemäßes Verfahren hat den besonderen Vorteil, dass kein weiterer Sensor zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendig ist, da ein Drucksensor bereits für die Feststellung des aufgeprägten Drehmomentes vorhanden ist. Insbesondere ist kein zusätzlicher Sensor an dem Kolbenzylinderantrieb notwendig, wodurch der Aufwand und die Anfälligkeit des Systems verringert wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass dem Hydraulikzylinder während des Lasthubes zugeführte Volumen über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Eine Volumenstrommessung kann über gängige Volumenstrommessverfahren, beispielsweise in der Hydraufikleitung zwischen dem Kolbenzylinderantrieb und der Druckquelle erfolgen. Bei der Voiumenstrommessung lässt sich das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen auf eine einfache Art und Weise bestimmen. About a particularly preferred embodiment of the invention it is provided that the volume supplied to the hydraulic cylinder is determined by the temporal pressure curve of the hydraulic pressure source. By calibrating the system, a pressure / volume flow characteristic can be determined, so that over the temporal pressure curve, the volumes currently being pumped can be summed up to the total volume delivered. Such a method according to the invention has the particular advantage that no further sensor is necessary for carrying out the method according to the invention, since a pressure sensor is already present for determining the impressed torque. In particular, no additional sensor to the piston cylinder drive is necessary, whereby the complexity and susceptibility of the system is reduced. Additionally or alternatively, it may be provided that the volume supplied to the hydraulic cylinder during the load stroke is determined via a volume flow measurement of the hydraulic fluid. A volumetric flow measurement can be carried out by conventional volumetric flow measuring methods, for example in the hydrofluidic line between the piston-cylinder drive and the pressure source. In Voiumenstrommessung the volume supplied to the hydraulic cylinder can be determined in a simple manner.
Es kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen an Hydrauiikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit oder über dem zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle bestimmt wird. It can be provided that the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder during the return stroke is determined via a volume flow measurement of the hydraulic fluid or over the time pressure curve of the hydraulic pressure source.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, dass die Endsteilung des Kolbens über einen Sensor erfasst wird. Über einen Sensor kann die Endsteilung des Kolbens sehr genau festgestellt werden. Die Erfassung über einen Sensor kann alternativ oder zusätzlich zu der Erfassung der Endstellung über den Verfahrweg des Kolbens erfolgen. Der Sensor an dem Kolbenzyünderantrieb biidet zwar einen höheren Aufwand und eine höhere Anfälligkeit gegenüber Einflüssen von außen, bedeutet jedoch auch eine höhere Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens. Je nachdem, an welcher Art von drehbaren Teilen das erfindungsgemäße Verfahren angewandt wird, kann das Vorsehen eines Sensors an dem Kolbenzylinderantrieb daher vorteilhaft sein. According to one embodiment of the invention, it is provided that the final pitch of the piston is detected by a sensor. A sensor, the final pitch of the piston can be determined very accurately. The detection over a sensor may alternatively or additionally to the detection of the end position via the travel of the piston. Although the sensor on the Kolbenzyünderantrieb biids a higher effort and a higher susceptibility to external influences, but also means a higher accuracy of the method according to the invention. Depending on which type of rotatable parts the method according to the invention is used, the provision of a sensor on the piston-cylinder drive can therefore be advantageous.
Der Sensor kann ein elektronischer Sensor, ein optischer Sensor oder ein Hall- Sensor sein. Der Sensor kann beispielsweise als Endlagenschalter genutzt werden. The sensor may be an electronic sensor, an optical sensor or a Hall sensor. The sensor can be used, for example, as a limit switch.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Fördervolumenvorgabe der Druckquelle für einen Rückhub größer ist als das für eine Kolbenbewegung von der Endstellung des vorangegangenen Lasthubes bis zur Ausgangsstellung notwendige Volumen an Hydraulikflüssigkeit. Dadurch kann sichergestellt werden, dass bei dem Rückhub der Kolben in die Ausgangsstellung verfahren wird, so dass bei einem nachfolgenden Lasthub eine Feh!funktion vermieden werden kann. Das Fördervolumen der Druckquelle für einen Rückhub kann dabei in einer Abhängigkeit des tatsächlich dem Hydraulikzylinder bei dem vorangegangenen Lasthub zugeführten Volumen oder des vor einem Arbeitsgang durch Kalibrierung während eines Lasthubes zuzuführenden Volumens vorgegeben werden. In a preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the delivery volume of the pressure source for a return stroke is greater than the volume of hydraulic fluid necessary for a piston movement from the end position of the previous load stroke to the starting position. This can ensure that the piston is moved to the starting position during the return stroke, so that a faulty function can be avoided during a subsequent load stroke. The delivery volume of the pressure source for a return stroke can be specified as a function of the volume actually supplied to the hydraulic cylinder in the preceding load stroke or of the volume to be supplied by calibration during a load stroke prior to a single operation.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die Endsteliung des Kolbens in einem Abstand D von der Ausgangsstellung des Kolbens angeordnet ist, der 85%-95%, vorzugsweise 90%, des Abstandes D zwischen Ausgangsstellung des Kolbens und Endanschlag beträgt. Mit anderen Worten, der Lasthub beträgt nur 85%-95% des maximal mit dem Kolbenzylinderantrieb durchführbaren Hubes. Auf diese Weise besteht eine ausreichende Sicherheit, dass der Lasthub beendet wird, ohne dass der Koiben gegen den Endanschlag anschlägt, wodurch gewährleistet werden kann, dass der bei der Beendigung des Lasthubes bestimmte Druck der Druckquelle als Drehmoment auf das drehbare Teil aufgeprägt worden ist. In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention it is provided that the Endsteliung of the piston is arranged at a distance D from the initial position of the piston, which is 85% -95%, preferably 90%, of the distance D between the initial position of the piston and the end stop. In other words, the load stroke is only 85% -95% of the maximum achievable with the piston cylinder drive stroke. In this way, there is sufficient security that the load stroke is terminated, without the Koiben strikes against the end stop, whereby it can be ensured that the determined at the completion of the load stroke pressure of the pressure source has been impressed as torque on the rotatable part.
Bei einer Verwendung eines Systems mit vorbekannten Systemkomponenten können vorbekannte Systemeigenschaften einer Steuerung der Druckquelle vorgegeben werden. Bei vorbekannten Systemkomponenten, wie beispielsweise einer bekannten Hydraulikleitung, und einem bekannten Kolbenzylinderantrieb kann somit der Steuerung die entsprechenden Volumina sowie ein Systemverhalten vorgegeben werden, so dass beispielsweise druckabhängige Volumenänderungen als Korrekturvolumina berücksichtigt werden können. When using a system with known system components known system properties of a control of the pressure source can be specified. In known system components, such as a known hydraulic line, and a known piston-cylinder drive thus the control of the corresponding volumes and a system behavior can be specified, so that, for example, pressure-dependent volume changes can be considered as correction volumes.
Bei der Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente können Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung und einer Steuerung der Druckqueile vorgegeben werden, wobei die Systemeigenschaften durch das mehrmalige Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie ückhüben ermittelt werden, wobei die maximalen Kolbenhübe von der Ausgangsstellung des Kolbens bis zum Anschlagen des Kolbens an den Endanschlag erfolgen. Auf diese Weise können notwendige Systemeigenschaften wie Volumen der Hydraulikleitungen und Volumen des Koibenzylinderantriebes sowie druckabhängige Volumenänderungen durch Dehnung der Hydraulikleitungen bestimmt und bei der Steuerung der Druckquelle berücksichtigt werden. Dadurch ist das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise anwendbar, da eine Druckquelle mit einer Steuerung an unterschiedlichen Systemen verwendet werden kann, ohne dass es einer aufwändigen Anpassung der Steuerung bedarf. When using a system with at least one unknown system component system properties can be specified by a calibration and a control of the pressure sources, the system properties are determined by repeatedly performing maximum piston strokes without concern of a load and ückhüben, the maximum piston strokes of the starting position of Piston until the piston stops against the end stop. In this way, necessary system properties such as volume of the hydraulic lines and volume of the Koibenzylinderantriebes and pressure-dependent volume changes can be determined by stretching the hydraulic lines and taken into account in the control of the pressure source. As a result, the method according to the invention can be used in a particularly advantageous manner, since a pressure source with a controller can be used on different systems, without requiring a complex adaptation of the controller.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen : The method according to the invention is explained in more detail below with reference to the following drawings. Show it :
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Schraubvorrichtung mit einem Figure 1 is a schematic representation of a screwing with a
Hydraulikaggregat in einem Kraftschrauber zum Drehen einer Schraube,  Hydraulic unit in a power screwdriver for turning a screw,
Figur 2 eine schematische Darstellung des Kraftschraubers, der den Figure 2 is a schematic representation of the power wrench, the
Koibenzylinderantrieb enthält.  Koibenzylinderantrieb contains.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckquelle betriebenen hydraulischen Kolbenzylinderantriebs kann beispielsweise mit einem Kraftschrauber zum Drehen einer Schraube durchgeführt werden. The method according to the invention for rotating a rotatable part using a hydraulic piston-cylinder drive operated by a hydraulic pressure source can be carried out, for example, with a power screwdriver for turning a screw.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist schematisch ein Kraftschrauber 10 dargestellt. Dieser weist einen hydraulischen Koibenzylinderantrieb 11 mit Hydraulikzylinder 12 und einem darin bewegbaren Kolben 13 auf. Der Kolben 13 ist mit einer Kolbenstange 14 verbunden und das Ende der Kolbenstange 14 greift an einen Hebe! 15 an, welcher mit einer Rastkiinke 15a an der Verzahnung eines Ratschenrades 17 angreift. Das Ratschenrad 17 ist Bestandteil eines Ringstücks 18, das eine Fassung 19 zum Anstecken einer Schlüsselnuss oder eines zu drehenden Schraubkopfes aufweist, Durch hin- und hergehendes Bewegen des Kolbens 13 wird das Ringstück 18 und mit diesem die Schraube gedreht. Das Ringstück 18 ist in einem Gehäuse 20 gelagert, das auch den Koibenzylinderantrieb 11 enthält. In Fig. 1 and Fig. 2, a power wrench 10 is shown schematically. This has a hydraulic Koibenzylinderantrieb 11 with hydraulic cylinder 12 and a piston 13 movable therein. The piston 13 is connected to a piston rod 14 and the end of the piston rod 14 engages a lift! 15, which engages with a Rastkiinke 15a on the teeth of a ratchet wheel 17. The ratchet wheel 17 is part of a ring piece 18, which has a socket 19 for attaching a key nut or a screw head to be rotated, by reciprocating movement of the piston 13, the ring piece 18 and is rotated with this screw. The ring piece 18 is mounted in a housing 20, which also contains the Koibenzylinderantrieb 11.
Der Druck für den Koibenzylinderantrieb 11 wird von einer Druckqueile 25 geliefert, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Hydraulikaggregat ausgebildet ist Das Hydraulikaggregat weist eine Verdrängerpumpe 26 auf, die einen Motor und einen Tank enthält. Die Druckquelle 25 ist an der Druckleitung 28 und einer Rücklaufleitung 29 - l i angeschlossen. Diese beiden Leitungen sind über ein Steuerventil 30 mit dem Kolbenzylinderantrieb 11 verbunden. Durch Umschalten des Steuerventils 30 kann der Kolben 13 entweder vorwärts oder rückwärts bewegt werden. The pressure for the Koibenzylinderantrieb 11 is supplied by a pressure source 25, which is formed in the embodiment shown in FIG. 1 as a hydraulic unit The hydraulic unit has a positive displacement pump 26 which includes a motor and a tank. The pressure source 25 is connected to the pressure line 28 and a return line 29 - li connected. These two lines are connected via a control valve 30 to the piston-cylinder drive 11. By switching the control valve 30, the piston 13 can be moved either forward or backward.
Zur Steuerung der Druckquelle 25 und des Steuerventils 30 ist ein Steuergerät 31 vorgesehen. For controlling the pressure source 25 and the control valve 30, a control unit 31 is provided.
An der Druckleitung 28 ist ein Drucksensor 32 vorgesehen, der den Hydraulikdruck P in der Druckleitung 28 misst. Der Drucksensor 32 ist über eine Leitung 33 mit dem Steuergerät 31 verbunden. On the pressure line 28, a pressure sensor 32 is provided, which measures the hydraulic pressure P in the pressure line 28. The pressure sensor 32 is connected via a line 33 to the control unit 31.
Beim Betrieb des Kraftschraubers 10 wird durch die Druckleitung 28 über einen Einlass 28a Hydraulikflüssigkeit in einen ersten Raum 12a des HydraulikzylindersDuring operation of the power wrench 10, hydraulic fluid is introduced into a first space 12a of the hydraulic cylinder through the pressure line 28 via an inlet 28a
12 befördert. Dadurch wird der Kolben 13 in Richtung zu einem Endanschiag 16 gedrückt. Die Kolbenstange 14 übt dabei eine Kraft auf den Hebel 15 auf, der die Kraft in ein Drehmoment, das dem drehbaren Teil, beispielsweise einer Schraube, aufgeprägt wird, umwandelt. Der Kolbenzylinderantrieb 11 führt somit einen Lasthub aus, wobei die Richtung des Lasthubes in Fig. 2 durch einen Pfeil dargestellt ist. Bei einer Bewegung in Richtung des Lasthubes und der entsprechenden Drehbewegung des Hebeis 15 ist das Ratschenrad 17 gesperrt, so dass das Drehmoment auf das drehbare Teil übertragen werden kann. 12 promoted. As a result, the piston 13 is pressed in the direction of a Endanschiag 16. The piston rod 14 in this case exerts a force on the lever 15, which converts the force into a torque which is impressed on the rotatable part, for example a screw. The piston-cylinder drive 11 thus performs a load stroke, wherein the direction of the load stroke is shown in Fig. 2 by an arrow. During a movement in the direction of the load stroke and the corresponding rotational movement of the hoist 15, the ratchet wheel 17 is locked, so that the torque can be transmitted to the rotatable part.
Während des Lasthubes wird die sich in dem in Lasthubrichtung vor dem KolbenDuring the load stroke, which is in the load direction in front of the piston
13 befindlichen zweiten Raum 12b enthaltene Hydraulikflüssigkeit durch einen Auslass 29a in die Rücklaufleitung 29 gedrückt. 13 contained in the second space 12 b contained hydraulic fluid through an outlet 29 a in the return line 29.
Bei Erreichen einer Endstellung des Kolbens 13, die in Fig. 2 dargestellt ist, beendet die Steuerung 31 den Lasthub und leitet den Rückhub ein. Während des Rückhubs wird über die Druckleitung 28 durch den Auslass 29a in den zweiten Raum 12b Hydraulikflüssigkeit geleitet, so dass die in dem ersten Raum 12a befindliche Hydrauiikflüssigkeit von dem Kolben 13 durch den Einlass 28a in die Rücklaufleitung 29 gedrückt wird. Der Kolben 13 übt dabei eine Bewegung entgegen der Lasthubrichtung aus, wobei eine Zugkraft auf die Kolbenstange 14 ausgeübt wird. Die Kolbenstange 14 zieht während des Rückhubs den Hebe! 15 mit sich, wobei die Rastklinke 15a freiläuft. Upon reaching an end position of the piston 13, which is shown in Fig. 2, the controller 31 terminates the load stroke and initiates the return stroke. During the return stroke hydraulic fluid is passed via the pressure line 28 through the outlet 29a into the second space 12b, so that the hydraulic fluid in the first space 12a moves from the piston 13 through the inlet 28a into the second chamber 12b Return line 29 is pressed. The piston 13 exerts a movement counter to the load lifting direction, wherein a tensile force is exerted on the piston rod 14. The piston rod 14 pulls the lifting during the return stroke! 15 with it, the latch 15a free running.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Endstellung des Kolbens 13, in der der Lasthub beendet wird und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, ist der Kolben in einer Stellung, in der der Kolben noch nicht an dem Endanschlag angeschlagen ist. Mit anderen Worten, das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass während des normalen Betriebs der Kolben 13 nicht an dem Endanschlag 16 anschlägt. Dadurch wird erreicht, dass der von dem Drucksensor an der Druckleitung 28 gemessene Hydraulikdruck P unter Berücksichtigung der üblichen Korrekturwerte vollständig in ein Drehmoment umgewandelt wird, das auf das drehbare Teil ausgeübt wird. Mit anderen Worten, über den gemessenen Hydraulikdruck P iässt sich das im drehbaren Teil aufgeprägte Drehmoment ermitteln, wobei vermieden wird, dass der gemessene Hydrauiikdruck P durch ein Anschlagen des Kolbens 13 an den Endanschlag 16 verfälscht wird. In the illustrated in Fig. 2 end position of the piston 13, in which the load stroke is terminated and then the return stroke is initiated, the piston is in a position in which the piston is not yet struck at the end stop. In other words, the method according to the invention provides that during normal operation the piston 13 does not abut the end stop 16. It is thereby achieved that the hydraulic pressure P measured by the pressure sensor on the pressure line 28 is completely converted, taking into account the usual correction values, into a torque which is exerted on the rotatable part. In other words, via the measured hydraulic pressure P, the torque impressed in the rotatable part can be determined, wherein it is avoided that the measured hydraulic pressure P is falsified by abutment of the piston 13 against the end stop 16.
Die Endstellung des Kolbens 13 kann bestimmt werden, indem die momentane Position des Kolbens 13 über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird. Bei Erreichen der Endstellung schaltet dann das Steuergerät das Steuerventil 30 zum Einleiten des Rückhubes um. The end position of the piston 13 can be determined by determining the instantaneous position of the piston 13 over the travel of the piston during the load stroke. When the end position is reached, the control unit then switches the control valve 30 to initiate the return stroke.
Dabei kann der Verfahrweg des Kolbens 13 während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzyiinder 12 zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt werden. Das dem Hydraulikzylinder 12 zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit kann beispielsweise über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelie 25 bestimmt werden, wobei der zeitliche Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle 25 mit Hilfe des Drucksensors 32 erfasst werden kann. Dazu ist eine aus einer Kalibrierung des Systems gewonnene Druck- /Volumenstromkennünie notwendig, so dass die aus dem momentanen Druck bestimmten momentan geförderten Volumina zum geförderten Gesamtvolumen aufsummiert werden können. Bei Erreichen des zuvor festgelegten Gesamtvolumens erkennt die Steuerung 31, dass sich der Kolben 13 in der Endstellung befindet. In this case, the travel of the piston 13 during the load stroke can be determined by the Hydraulikzyiinder 12 supplied volume of hydraulic fluid. The volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder 12 can be determined, for example, via the time characteristic of the hydraulic pressure source 25, wherein the temporal pressure profile of the hydraulic pressure source 25 can be detected with the aid of the pressure sensor 32. For this purpose, a pressure / Volumenstromkennünie obtained from a calibration of the system is necessary, so that from the current pressure certain currently funded volumes can be added to the total volume funded. Upon reaching the predetermined total volume, the controller 31 detects that the piston 13 is in the end position.
Während des Rückhubs kann zur Überprüfung, ob sich der Kolben 13 bei dem zuvor durchgeführten Lasthub in der vorbestimmten Endstellung befunden hat, das dem zweiten Raum 12b zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit ebenfalls bestimmt werden. Bei der Bestimmung des Volumens an Hydraulikflüssigkeit während des Rückhubes kann ebenfalls der zeitliche Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle 25 verwendet werden. During the return stroke, in order to check whether the piston 13 has been in the predetermined end position during the preceding load stroke, the volume of hydraulic fluid supplied to the second space 12b can also be determined. When determining the volume of hydraulic fluid during the return stroke, the temporal pressure profile of the hydraulic pressure source 25 can also be used.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dass das dem Hydraulikzylinder 12 zugeführte Volumen einer Hydraulikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung bestimmt wird. Of course, it is also possible that the hydraulic cylinder 12 supplied volume of a hydraulic fluid is determined by a volume flow measurement.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, dass die Endstellung des Kolbens über einen Sensor erfasst wird, der beispielsweise als Endlagenschalter genutzt wird. Über den Sensor erhält die Steuerung 31 ein Signal, den Lasthub zu beenden und den Rückhub einzuleiten. Der Sensor kann alternativ oder zusätzlich zu der Bestimmung der Endstellung über den Verfahrweg ^es «0| βηΞ 3 verwendet werden. In the method according to the invention, it is also possible that the end position of the piston is detected by a sensor, which is used for example as a limit switch. Via the sensor, the controller 31 receives a signal to end the load stroke and initiate the return stroke. The sensor can alternatively or in addition to determining the final position over the travel ^ it «0 | βηΞ 3 can be used.
Bei der Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einem Kraftschrauber, der keinen Sensor zur Erfassung der Endstellung des Kolbens 13 aufweist, ist es vorteilhaft, wenn sichergestellt werden kann, dass vor Beginn eines Lasthubes der Kolben 13 in einer Ausgangsstellung ist, in der er an einem zweiten Endanschlag 16a anliegt. Der Kolben in der Ausgangsstellung ist in Fig. 2 mit unterbrochenen Linien angedeutet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass sich kein Restvolumen an Hydraulikflüssigkeit in dem ersten Raum 12a befindet. Ein Restvolumen an Hydraulikflüssigkeit würde dazu führen, dass der Kolben 13 bei dem Zuführen eines vorbestimmten Volumens über die Endsteilung hinaus verfahren würde. Um sicherzustellen, dass der Kolben 13 bei Beendigung des Rückhubs und Beginn des Lasthubes in der Ausgangsstellung ist, kann vorgesehen sein, dass das während des Rückhubs die Vorgabe des dem Hydraulikzylinder 12 zugeführten Volumens an Hydraulikflüssigkeit größer ist als das dem Hydraulikzylinder zugeführte Volumen des vorangegangenen Lasthubes, indem die Fördervolumenvorgabe der Druckquelie 25 während des Rückhubs entsprechend höher eingestellt ist, als während des Lasthubes. Der Kolben 13 ist in der Endstellung in einem Abstand d von der Ausgangsstellung des Kolbens 13 angeordnet, der 85%-95% des Abstandes d zwischen der Ausgangsstellung des Kolbens 13 und dem Endanschlag 16 beträgt. Mit anderen Worten, der Lasthub beträgt nur 85%-95% des mit dem Kolbenzyiinderantrieb 11 durchführbaren maximalen Hubs. Der maximale Hub des Hydraulikzylinders 12 ist ein Hub von der Ausgangsstellung des Kolbens 13 bis zum Anfahren des Kolbens 13 an den Endanschlag 16. When using the method according to the invention with a power wrench, which has no sensor for detecting the end position of the piston 13, it is advantageous if it can be ensured that before the start of a load stroke of the piston 13 is in a starting position in which it at a second End stop 16a is present. The piston in the starting position is indicated in Fig. 2 with broken lines. This can ensure that there is no residual volume of hydraulic fluid in the first space 12a. A residual volume of hydraulic fluid would cause the piston 13th would be moved in the supply of a predetermined volume beyond the Endsteilung out. To ensure that the piston 13 at the end of the return stroke and the start of the load stroke in the starting position, it can be provided that during the return stroke, the default of the hydraulic cylinder 12 supplied volume of hydraulic fluid is greater than the hydraulic cylinder supplied volume of the previous load stroke in that the delivery volume of the pressure source 25 is set correspondingly higher during the return stroke than during the load stroke. The piston 13 is arranged in the end position at a distance d from the initial position of the piston 13, which is 85% -95% of the distance d between the initial position of the piston 13 and the end stop 16. In other words, the load stroke amounts to only 85% -95% of the maximum stroke that can be carried out with the piston cylinder drive 11. The maximum stroke of the hydraulic cylinder 12 is a stroke from the initial position of the piston 13 to the approach of the piston 13 to the end stop 16.
Das Vermeiden des Anschlagens des Kolbens 13 an den Endanschlag 16 hat darüber hinaus den Vorteil, dass der Kolbenzyiinderantrieb 11 einer geringeren mechanischen Belastung ausgesetzt wird. Da während des Lasthubes hohe Drücke erzeugt werden, bedeutet ein Anfahren des Kolbens 13 an den Endanschiag 16 eine hohe mechanische Belastung des Kolbens 13, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vermieden wird. Während des Rückhubes entstehen keine derartig hohen mechanischen Belastungen an dem Kolben 13, wenn dieser gegen den zweiten Endanschlag 16a anschlägt. The avoidance of the abutment of the piston 13 to the end stop 16 also has the advantage that the Kolbenzyiinderantrieb 11 is subjected to a lower mechanical stress. Since high pressures are generated during the load stroke, a starting of the piston 13 at the Endanschiag 16 means a high mechanical load on the piston 13, which is avoided by the method according to the invention. During the return stroke, no such high mechanical loads on the piston 13 arise when it strikes against the second end stop 16a.
Wenn das erfindungsgemäße Verfahren ein System verwendet, das ausschließlich aus vorbekannten Systemkomponenten besteht, wie beispielsweise ein vorbekannter Kraftschrauber mit einem vorbekannten hydraulischen Kolbenzyiinderantrieb 11, sowie einer vorbekannten Druckleitung 28 und einer vorbekannten Rücklaufleitung 29, können die vorbekannten Systemeigenschaften der Steuerung der Druckquelle 25 vorgegeben werden. Diese können beispielsweise in dem Steuergerät 31 bereits hinterlegt sein. Die Systemeigenschaften können beispielsweise druckabhängigeIf the method according to the invention uses a system consisting exclusively of previously known system components, such as a previously known power wrench with a previously known hydraulic piston drive 11, as well as a previously known pressure line 28 and a previously known return line 29, the previously known system properties of the control of the pressure source 25 can be predetermined. These may for example already be stored in the control unit 31. The system properties can be, for example, pressure-dependent
Volumenänderungen der Leitungen sein. Be volume changes of the lines.
Bei der Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente können die Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung ermittelt werden und bei der Steuerung der Druckquelie 25 entsprechend berücksichtigt werden. Dabei werden die Systemeigenschaften durch mehrmaliges Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie Rückhüben ermittelt. When using a system with at least one unknown system component, the system properties can be determined by a calibration and taken into account when controlling the pressure source 25 accordingly. The system properties are determined by repeatedly performing maximum piston strokes without concern of a load and return strokes.

Claims

PATENTANSPRÜCHE Verfahren zum Drehen eines drehbaren Teils unter Verwendung eines von einer hydraulischen Druckqueile (25) betriebenen hydraulischen Kolbenzytinderantriebs ( I i) mit mindestens einem Kotben ( 13) sowie einem Hydraulikzylinder (12) und einer Ratsche ( 17), wobei während eines Lasthubes ein Drehmoment auf das drehbare Teil aufgebracht und der Kolben (13) über einen Rückhub in eine Ausgangstellung verfahren wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Lasthub beim Erreichen einer Endstellung des Kolbens ( 13) beendet und anschließend der Rückhub eingeleitet wird, wobei die Endsteilung eine Stellung des Kolbens ( 13) vor dem Anschlagen des Kolbens ( 13) an einen Endanschiag ( 16) ist. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine momentane Position des Kolbens ( 13) über den Verfahrweg des Kolbens während des Lasthubes bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrweg des Kolbens ( 13) während des Lasthubes durch das dem Hydraulikzylinder ( 12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder ( 12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hydraulikzylinder ( 12) zugeführte Volumen über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle (25) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Hydraulikzylinder (12) während des Lasthubes zugeführte Volumen über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das während des Rückhubes dem Hydraulikzylinder ( 12) zugeführte Volumen an Hydraulikflüssigkeit über eine Volumenstrommessung der Hydraulikflüssigkeit bestimmt oder über den zeitlichen Druckverlauf der hydraulischen Druckquelle (25) bestimmt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstellung des Kolbens (13) über einen Sensor erfasst wird. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein elektronischer Sensor, ein optischer Sensor oder ein Hallsensor ist. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor als Endlagenschalter genutzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördervolumenvorgabe der Druckquelle (25) für einen Rückhub größer ist als das für eine Kolbenbewegung von der Endsteilung des vorangegangenen Lasthubes bis zur Ausgangsstellung notwendige Volumen an Hydraulikflüssigkeit. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Endsteliung des Kolbens ( 13) in einem Abstand (d) von der Ausgangssteliung des Kolbens angeordnet ist, der 85% bis 95%, vorzugsweise 90%, des Abstandes (D) zwischen der Ausgangsstellung des Kolbens ( 13) und Endanschlag ( 16) beträgt. Verfahren nach einem der 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Systems mit vorbekannten Systemkomponenten vorbekannte Systemeigenschaften einer Steuerung der Druckquelle (25) vorgegeben werden. Verfahren nach einem der 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines Systems mit mindestens einer unbekannten Systemkomponente Systemeigenschaften durch eine Kalibrierung ermittelt und einer Steuerung der Druckquelle (25) vorgegeben werden, wobei die Systemeigenschaften durch das mehrmalige Durchführen von maximalen Kolbenhüben ohne Anliegen einer Last sowie Rückhüben ermittelt werden, wobei die maximalen Kolbenhübe von der Ausgangstellung des Kolbens (13) bis zum Anschlagen des Kolbens an den Endanschlag (16) erfolgen. Method for rotating a rotatable member using a hydraulic piston-cylinder drive (I i) operated by a hydraulic pressure source (25) with at least one pot (13) and a hydraulic cylinder (12) and a ratchet (17), wherein during a load stroke a torque applied to the rotatable member and the piston (13) is moved over a return stroke to an initial position, characterized in that the load stroke ends when reaching an end position of the piston (13) and then the return stroke is initiated, the end division a position of the piston (13) before abutment of the piston (13) to a Endanschiag (16). A method according to claim 1, characterized in that a current position of the piston (13) over the travel of the piston during the load stroke is determined. A method according to claim 1 or 2, characterized in that the travel of the piston (13) during the load stroke by the hydraulic cylinder (12) supplied volume of hydraulic fluid is determined. A method according to claim 3, characterized in that during the return stroke of the hydraulic cylinder (12) supplied volume of hydraulic fluid is determined. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the volume supplied to the hydraulic cylinder (12) is determined by the time pressure curve of the hydraulic pressure source (25). Method according to one of claims 3 to 5, characterized in that the hydraulic cylinder (12) supplied during the load stroke volume is determined by a volume flow measurement of the hydraulic fluid. Method according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the volume of hydraulic fluid supplied to the hydraulic cylinder (12) during the return stroke is determined by means of a volumetric flow measurement of the hydraulic fluid or determined via the time pressure curve of the hydraulic pressure source (25). Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the end position of the piston (13) is detected by a sensor. A method according to claim 8, characterized in that the sensor is an electronic sensor, an optical sensor or a Hall sensor. A method according to claim 8 or 9, characterized in that the sensor is used as a limit switch. Method according to one of claims 1 to 10, characterized in that the delivery volume of the pressure source (25) for a return stroke is greater than the volume required for a piston movement of the final division of the previous load stroke to the starting position of hydraulic fluid. Method according to one of claims 1 to 11, characterized in that the end position of the piston (13) is arranged at a distance (d) from the initial position of the piston, which is 85% to 95%, preferably 90%, of the distance (D). between the initial position of the piston (13) and the end stop (16). Method according to one of the 1 to 12, characterized in that when using a system with known system components previously known system properties of a control of the pressure source (25) are specified. Method according to one of the 1 to 12, characterized in that when using a system with at least one unknown system component system properties determined by a calibration and a control of the pressure source (25) are predetermined, the system properties by repeatedly performing maximum piston strokes without concerns a Last and return strokes are determined, the maximum piston strokes from the initial position of the piston (13) to the stop of the piston to the end stop (16).
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